Fluent采用Lee模型模拟蒸发现象
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1 前言
我们知道，蒸发和沸腾的区别之一是前者发生在气液界面处，后者通常发生在固液界面。在模拟相变时，最为经典的是Lee模型，也是FLUENT默认的蒸发/冷凝模型。其实我们在使用这个模型时常忽略了一点，这个模型其实本质是从蒸发模型推导而来的（软件的命名也是evaporation/condensation），但是我们常常用在沸腾模拟中。Lee模型根据当地的温度和饱和温度的对比来判断发生蒸发或者冷凝，其判据只有温度而没有其他，所以这事挺诡异的。当然，如果我们加入一些其他的约束，比如让其只在气液界面处作温度判断，就可以模拟蒸发现象了。今天我们来做一个这样的案例。
2 建模与网格
创建如下二维平面模型，划分四边形结构化网格，节点数60300，最小正交质量1.0。
3 边界条件与求解设置
启用VOF两相流模型，主相为液态水，次相为水蒸气，不考虑表面张力。
我们采用改造后的Lee模型模拟相变过程，核心思想是调用主相的体积分数梯度并计算它的模，采用一个梯度模阈值判断气液界面位置，让Lee模型只在这个区域起作用，本案例我们取2000，这个阈值可以根据网格粗细主观设定。UDF代码在文末，编译使用，有偿获取。
分别对主相、次相和混合相施加源项，并挂载adjust宏，该宏用于计算体积分数梯度的模。
创建4个用户存储器，分别存储体积分数梯度的模、水的质量源项、蒸汽的质量源项以及能量源项。注意一定要设置，因为UDF使用了这些存储器。
启用重力项。
用于UDF代码用到了梯度宏，因此我们要在内存进行释放，输入以下TUI语句。
/solve/set> expert
Linearized Mass Transfer UDF? [yes]
use alternate formulation for wall temperatures? [no]
Save cell residuals for post-processing? [no]
Keep temporary solver memory from being freed? [no] y
Allow selection of all applicable discretization schemes? [no]
底部设置为恒温壁面，温度374K
两侧为对称面。
顶部为压力出口，压力0Pa，即标准大气压。回流相为100%水蒸气，回流温度373.15K。注意本案例液态水的饱和温度373.15K。
采用如下值进行初始化，并用patch方式设置初始液位，同时使得液体温度略高于饱和温度（373.3K），使得蒸发发生的温度条件得以满足。
瞬态求解，时间步长0.0001s。
4 计算结果
我们先计算一个时间步，使得体积分数梯度模等四个用户存储器都初始化。我们看一下 体积分数梯度的模，显然只有在气液界面处的模才足够大，其他地方均为0。
我们再看一下计算至某个时刻的其他几个用户存储器值，首先是液体源项，在界面处为负值，往上和往下都为0，也就是说这个位置液体质量减少（蒸发失去质量）
显然，蒸汽源项的值应该与液体源项的值相反，如下
最后，看一下能量源项的值，界面处为负值，也就是蒸发吸热。
本案例UDF代码如下
